Исследование раскрывает оптимальную экологию биоинсектицида

Исследователи из Оксфордского университета и Университета Ройал Холлоуэй в Лондоне обнаружили, что широко используемый природный бактериальный инсектицид Bt наиболее эффективен при обработке молодых растений, а его действие усиливается присутствием насекомых-вредителей. Исследование опубликовано 20 мая в открытом журнале PLoS Pathogens.

Опрыскивание Bt — бактерией Bacillus thuringiensis — распространённый метод борьбы с различными насекомыми-вредителями и один из основных подходов к бесхимикатной защите растений в сельском хозяйстве. Оптимизация устойчивых методов ведения сельского хозяйства может помочь в решении задачи прокормить 9 миллиардов человек к 2050 году, используя меньше ресурсов и оказывая минимальное воздействие на окружающую среду.

Старший исследователь доктор Майк Бонсолл из Оксфордского университета заявил: «Bt используется в коммерческих целях около 40 лет и широко доступен для борьбы с вредителями, такими как моли, но до сих пор мы очень мало знали о естественном обилии этих бактерий в окружающей среде и о том, что происходит, когда мы применяем дополнительные бактерии в качестве средства борьбы с вредителями. Очень важно понимать, что происходит, чтобы, например, знать, какие факторы могут повлиять на развитие у насекомых устойчивости к Bt».

Bt естественным образом встречается в почвах и на растениях и существует во множестве разновидностей, каждая из которых предпочитает инфицировать разные организмы. Штаммы Bt, специфичные для определённых насекомых, зависят от способности заражать этих насекомых для размножения. Исследователи изучили штамм ST8, который поражает капустную моль — вредителя, атакующего капусту, брокколи и родственные культуры. Они обнаружили, что популяция бактерий (как существующая, так и внесённая) легче приживается, когда насекомые присутствуют.

Команда создала несколько участков с капустой в полевых условиях, чтобы изучить, что происходит при добавлении дополнительных насекомых и/или бактерий к уже существующим. Затем они взяли пробы почвы и листьев. Для каждой пробы они изучили генетику бактерий, чтобы составить профиль того, какие штаммы Bt присутствуют и в каком количестве.

Ведущий исследователь доктор Бен Реймонд из Университета Ройал Холлоуэй в Лондоне сказал: «Мы обнаружили, что наш штамм ST8 является наиболее распространённым в окружающей среде, и он также, по-видимому, лучше всего проникает на листья, где может заражать моль. Мы считаем, что ST8, существующий естественным образом в сельскохозяйственной среде, может колонизировать растение на стадии проростков, чтобы получить самую раннюю возможность заразить моль, что, конечно, необходимо для его выживания.

Это объясняет, почему мы также обнаружили, что при наличии дополнительных насекомых в окружающей среде бактерии чувствуют себя гораздо лучше и их можно найти в большем количестве. Это также показывает, почему опрыскивание растений, особенно молодых, а не почвы, является лучшим способом использования Bt для борьбы с насекомыми-вредителями».

Исследовательская группа также изучает факторы, влияющие на вероятность развития у насекомых устойчивости к Bt. В частности, они исследуют, как токсин, убивающий насекомое, и антибиотик, который Bt производит для уничтожения конкурирующих штаммов бактерий в кишечнике насекомого, влияют на эволюцию устойчивости у насекомого.

Профессор Дуглас Келл, исполнительный директор BBSRC, сказал: «Устойчивые решения для будущей продовольственной безопасности будут зависеть от тщательного понимания того, как функционируют экосистемы. Это хороший пример, когда взаимодействия между различными частями такой системы оказывают значительное влияние на то, как мы можем бороться с вредителями с помощью биологических, а не химических методов. Также жизненно важно, чтобы наши текущие практики с Bt представляли минимальный риск развития устойчивости у насекомых, поэтому работа по пониманию фундаментальной биологии, происходящей в этой системе, чрезвычайно важна».